現代農業(yè)數字孿生系統的優(yōu)勢:
一、三維孿生體。通過三維建模技術,按照1:1的要求,在計算機中建立與實際灌溉區(qū)完全相同的“孿生體”?,F實世界中有什么,孿生體中也有什么。
二、數據映射。將現實中的氣象、水利、電力、土壤濕度、溫度、設備的狀態(tài)……,所有需要關注的數據映射到計算機孿生體中,實現現實世界里是什么狀態(tài),孿生世界里也是什么狀態(tài)。如現實灌溉區(qū)中指針式灌溉設備在噴霧式灌溉,孿生世界里的這個設備也同步在噴霧式灌溉。
三、互操作。有了數據映射,通過操作孿生體可實現對現實世界的干預,如在孿生系統中打開某設備開關,現實中的那個設備會被遠程打開。即可實現足不出戶,智能化管理大面積農田。耕地、播種、灌溉、施肥、病蟲害、噴藥、收割、運輸、交易……可以說,自動化設備足夠多時,1個人通過這樣的系統可以輕松管理10萬畝土地,大大節(jié)省人力提高質量效率。
四、數據的使用。有了數據的映射,將數據累積存儲歸集起來,結合其它的農業(yè)大數據,可以實現智能化。如預測土地的種植品種,在預測到病蟲害將會爆發(fā)時自動提出防治方案……
數字孿生技術涉及到3D建模、渲染引擎、VR技術、接口技術、物聯網、大數據、人工智能等多項技術的融合,在數字中國建設正如火如荼的今天,確確實實成為各行業(yè)數字化升級的首選。
現代農業(yè)數字孿生系統的功能模塊:
通過數字孿生、物聯網、云計算、數據挖掘、邊緣計算、GPS地理定位、增強現實等多種技術手段融合,面向農戶、農企、農研機構、農業(yè)管理部門等全方位可定制服務。
現代農業(yè)數字孿生系統功能介紹:
主界面:
下圖為河南省地圖,作為我國著名的農業(yè)大省,河南省的各個地區(qū)有著大量的規(guī)劃農田,通過市與市的區(qū)別,將每個區(qū)域的農業(yè)劃分開來,并綜合觀察多個城市的農業(yè)建設數據,農業(yè)數據分別進行管理,銷售、產量、災情、種植收成等多方面的數據預警顯示;多種數據組成綜合現實、農作物的生產周期現實、農業(yè)氣象預告、信息綜合使用現實等建設;
試點園區(qū)
通過鳥瞰的方式向用戶呈現了試點園區(qū)的大致建設與布局,以及目前地形上,農業(yè)、林業(yè)、畜牧、副業(yè)、漁業(yè)等作物的相關數據;
季節(jié)、時間、天氣等實時數據接入;
晝夜切換功能:通過點擊晝夜切換功能實現了?天和夜晚效果的慢慢切換,?天的動態(tài)光影和夜晚的燈光展現了試點園區(qū)各個分區(qū)在不同時間的外觀以及狀態(tài)。
靈活運用鼠標與鍵盤,從鳥瞰視角觀摩試點園區(qū)各個區(qū)域的場景/狀態(tài);
測試園區(qū):
實現:(1)園區(qū)內自主漫游(2)環(huán)境監(jiān)測:①田間氣象站:空氣溫度、濕度、光照度、二氧化碳、風速、風向等數據實時監(jiān)測②田間管道灌溉區(qū):管道壓力傳感器、管道流量傳感器、田間電磁閥控制等數據實時監(jiān)測③水源及泵站測量傳感器類別:液位傳感器、水泵電流、電壓等數據實時監(jiān)測④田間傳感器:土壤墑情傳感器、土壤EC/PH傳感器等數據實時監(jiān)測⑤四情災害傳感器:蟲情測報燈、殺蟲燈、孢子捕捉儀等數據實時監(jiān)測;通過對以上數據的實時監(jiān)測,以便決定是否需要通過一些控制對環(huán)境進行調節(jié)。(3)設備運維:管理人員通過觀察環(huán)境模塊中的信息后,可以通過設備管理模塊,直接對環(huán)境進行操作(如補光、折光、通風、保溫、灌溉、施肥等),不同環(huán)境下的設施能夠通過各自按鈕實現獨立的虛擬開關控制。
舉例:農業(yè)大田灌溉。
農田灌溉:移動平移灌溉地塊、大型噴灌地塊、滴罐地塊、漫灌地塊、滲灌地等設施,對農田地進行灌溉操作;
農業(yè)大棚(玻璃大棚、塑料大棚)進行獨立的開關按鈕控制;如:燈光、折光、通風、保溫、灌溉、施肥等;
測試農田環(huán)境:
現代農業(yè)數字孿生系統為農業(yè)現代化發(fā)展提供持續(xù)、高效、精準大數據快策支持,借助物聯網、云計算、大數據與人工智能推動現代農業(yè)騰飛。